富民油田油井綜合治理工藝研究

李慶彤，李凡磊，康玉陽，李 興，潘國輝，馮貴賓

（1.江蘇徐州中石化管道儲運有限公司，江蘇徐州 221008；2.江蘇油田分公司采油一廠，江蘇揚州 225265）

富民油田油井井筒一直存在腐蝕、偏磨問題，腐蝕主要為細菌腐蝕和電化學腐蝕。而由于腐蝕、偏磨造成的高頻次檢泵問題也日益突出。2012年該區塊檢泵作業78井次，其中作業2次的井為13口，作業3次以上的井為8口，檢泵原因主要表現為：油管漏（占30.1%）、斷脫（占61%）、凡爾失靈（占6%）。目前富民區塊防腐存在兩個問題：（1）富民區塊不同油井產液量差異較大，但是加藥制度比較單一，針對性不強，導致部分井加藥效果不好；（2）電化學腐蝕井及插管采油井缺乏有效的防腐措施。因此本課題應用示蹤劑法、垢樣分析、細菌監測等實驗手段對不同產液量油井加藥制度進行優化，并引進應用陰極保護工藝解決現有的防腐難題。

1 油井井筒腐蝕、偏磨現狀調查

1.1 油井腐蝕垢成分分析

油井腐蝕造成的檢泵主要表現為：油管漏、抽油桿斷脫、凡爾失靈等，其中油管漏和抽油桿斷脫現象比較嚴重，占到了80%以上。

對油井檢泵過程中發現的垢樣都進行了逐井采集，利用X射線衍射儀對垢樣成分進行分析。其中近90%的井垢樣以腐蝕性產物（硫化亞鐵或碳酸亞鐵或兩者混合物）為主（見表1）。

表1 2012年富民區塊油井垢樣分析結果表

1.2 井筒主要腐蝕類型

1.2.1 硫酸鹽還原菌腐蝕 油井井筒產生鐵的硫化物垢主要是由于產出液游離水中的硫酸鹽還原菌將硫酸根還原成硫離子，并與鐵離子、亞鐵離子反應生成鐵的硫化物垢。

SRB造成油井井筒腐蝕的反應機理為：

總反應式為：

對產生過硫化亞鐵的腐蝕井進行細菌監測，發現產出液游離水中均含有大量的硫酸鹽還原菌（見圖1，圖 2，表 2）。

圖1 硫酸還原菌培養情況

圖2 硫酸鹽還原菌對鐵腐蝕情況

表2 部分油井細菌監測數據表

1.2.2 地層水電化學腐蝕 富民油田主要生產E2s1、E2d1、E2d2等層位，目前開發已經進入中高含水期，大部分油井含水都在80%以上，地層水水型主要為硫酸鈉水型和碳酸氫鈉水型：硫酸鈉水型油井比例為78.5%，碳酸氫鈉水型油井比例為20%（見表3）。

表3 富民油田各井地層水分析統計表

富民油田井筒也存在電化學腐蝕問題例如二氧化碳腐蝕，該區塊產出液伴生氣組分中二氧化碳含量為3.71%，部分井二氧化碳腐蝕現象比較明顯，容易產生碳酸亞鐵垢；同時該區塊水中的氯離子、硫酸根離子含量較高，在一定程度上加劇了電化學腐蝕程度。

1.3 偏磨問題

偏磨主要是由于井身結構、腐蝕結垢、結蠟等原因造成的管桿偏磨，也是富民區塊油井頻繁檢泵的主要原因之一，2012年20口作業2次以上的檢泵井中40%油井存在嚴重偏磨現象（見圖3，圖4）。

2 油井綜合治理措施技術實施

2.1 建立優化油井加藥制度

2.1.1 殺菌劑投加井選井條件

（1）產生鐵的硫化物垢的作業井；（2）產出液游離水硫酸鹽還原菌含量大于70個/毫升的井。

2.1.2 優化油井加藥制度 用示蹤劑法模擬化學藥劑投加井筒后濃度變化情況（見表4，圖5，圖6），初步建立藥劑井筒衰減模型，具體方法如下：

（1）選用硫氰酸銨作為示蹤劑，根據不同產液量選取了4口實驗井。

（2）向4口實驗井分別投加30 kg示蹤劑，并摻水沖洗。

（3）每天取實驗井水樣用分光光度計測產出液中示蹤劑濃度。

圖3 偏磨的抽油桿

圖4 偏磨的油管

（4）建立不同產液量油井藥劑濃度衰減模型。

表4 示蹤劑選井統計表

通過連續一周對4口實驗井產出液中示蹤劑濃度變化情況的監測，逐步建立了藥劑井筒濃度衰減曲線（見圖 7）。

圖5 分光光度計

由圖7可知，4口實驗井投加30 kg示蹤劑后第二天藥劑濃度均突減小于40 mg/L，遠低于絕殺細菌要求的500 mg/L，因此，目前的定期投加殺菌劑加藥制度起不到絕殺細菌的效果，而目前連續投加殺菌劑在現場實施方面有一定的難度，難以推廣。

加藥制度單井加藥量計算公式一般為：

單次藥劑量=絕殺細菌藥劑濃度×井筒液體積

加藥制度在加藥周期上的優化：選取具有代表性的不同產液量實驗井，投加一定量殺菌劑（本實驗投加量設計為25 kg）后對井筒產出液細菌含量進行測定，實驗結果（見表5）。

圖6 不同濃度鐵的絡合物

圖7 示蹤劑井筒濃度變化曲線

表5 油井加殺菌劑前后細菌含量變化情況

目前因為現場條件有限無法做到藥劑的連續投加，所以本課題對投加周期的優化以控制細菌生長速度為依據，當產出液中細菌含量超過110個/毫升時為一個投加周期。根據實驗結果確定優化加藥周期如下：

（1）產液量＜10 t：油井殺菌劑投加周期為15天；（2）10 t＜產液量＜30 t：油井殺菌劑投加周期為10天；（3）30 t＜產液量：油井殺菌劑投加周期為7天。

2.2 陰極保護工藝引進應用

陰極保護工藝是利用活性較強的鋁鋅合金材料作為犧牲陽極，與油管和抽油桿相連對其進行陰極極化，減緩油管及抽油桿電化學腐蝕（見表6，圖8，圖9）。

圖8 抽油桿陰極保護器

圖9 油管陰極保護器

表6 油水井防腐防垢犧牲陽極技術參數表

陰極保護工藝選井原則：（1）電化學腐蝕嚴重井；（2）插管采油腐蝕井；（3）沉沒度很小的腐蝕井，富民區塊有些供液能力較好的油井液面幾乎在井口附近，加藥無法實施；（4）產液量很大的油井與化學加藥工藝配合應用。

3 應用及效果評價

本課題從管桿優化、化學加藥、陰極保護工藝等措施對2012年20口頻繁檢泵井（作業兩次以上）進行了重點綜合治理，其中15口頻繁檢泵井治理效果較好，措施有效率為75%，有效治理井統計（見表7）。

由表7可知，2012年上述15口井治理前平均檢泵周期為148天，檢泵井次為46井次，2013年治理后平均檢泵周期為266天，檢泵總井次為19井次；平均檢泵周期延長了118天，檢泵總井次減少了27井次。

通過應用化學加藥、陰極保護工藝、防偏磨工藝等對2012年富民腐蝕、偏磨作業井特別是頻繁檢泵井的綜合治理，富民油田2013年作業總井次由2012年的78井次下降到2013年的62井次，節省了16井次作業成本。折算經濟效益時，以全富民區塊減少檢泵井次為準。

治理經濟效益=增油效益+減少作業成本

增有效益=單井檢泵周期（以3天計算）×減少檢泵井次×單井平均日產油（以3 t計算）×噸油經濟效益（按油價1 370元/噸計算）

增有效益=3×16×3×0.137=19.5 萬元

減少作業成本=單井作業費用×減少作業井次=16×16=256萬元

因此上述15口井的綜合治理經濟效益為275.5萬元。

表7 頻繁檢泵井有效治理井統計

4 結論及下步建議

（1）通過重點治理，2012年頻繁檢泵井治理效果較好，但是2013年又增加了10余口頻繁檢泵井，重治理同時在一定程度上輕視了“防”，因此既要加強對頻繁檢泵井的治理，同時也要防止新的頻繁檢泵井的出現，做到防治結合。

（2）富民油田油井產液量較大，50%的井產液量大于30 m3/d，殺菌劑加入井筒后濃度降低很快，抑制硫酸鹽還原菌生長有效期較短，而加藥周期過短又增加了現場工作量，因此在制度優化與加藥執行上存在一定的矛盾。

（3）從陰極保護工藝應用上來看，陰極保護能夠在一定程度上減緩了管桿腐蝕問題，因此加強對油井產出液鐵離子等腐蝕參數的監測，推廣應用陰極保護裝置。